FI69324C - Saett att framstaella blekta mekaniska kemimekaniska och halvkemiska massor av lignocellulosahaltiga fibermaterial - Google Patents

Description

69324 1 Menetelmä valkaistujen, mekaanisten, kemiallismekaanisten ja puolikemiallisten massojen valmistamiseksi lignoselluloo-sapltoisista kuitumateriaaleista Sätt att framställa blekta, mekaniska, kemimekaniska och halv-5 kemiska massor av lignocellulosahaltiga flbermaterial Tätä keksintöä voidaan käyttää valkaistujen mekaanisten, kemiallismekaanisten ja puolikemiallisten kuitumassojen valmistuksessa lignoselluloo-10 sapitoisista aineista, jotka ovat lastujen tai karkean selluloosamassan muodossa.

Julkisesta ruotsalaisesta patenttihakemuksesta no 7703137-5 on tunnettua se, että voidaan edullisesti valkaista mekaanisia massoja olennai-15 sesti yli 100°C:n lämpötiloissa aikalisillä peroksidia sisältävillä val-kaisunesteillä, jos valkaisu suoritetaan kiekkoraffinöörissä ja valkaisu-neste syötetään suoraan jauhatusalueelle toisiaan vastaan pyörivien jau-hatuskiekkojen väliin, joista toinen voi olla kiinteä, jota silloin nimitetään staattorikiekoksi. Viimeksi mainitussa tapauksessa on yksinker-20 taisinta lisätä valkaisuneste reikien tai kanavien kautta staattorikiek-koon, jotka reiät päätyvät suoraan jauhatusalueelle. Valkaisuneste voi olla tunnetulla tavalla valmistettua peroksidiliuosta, joka sisältää paitsi vetyperoksidia myös alkalia ja suojakolloidia, tavallisesti nat-riumsilikaattia, ja tämän lisäksi usein DTPA-tyyppisen kompleksimuo-25 dostajan.

On kuitenkin osoittautunut, että pitkäaikaisessa käytössä saattaa syntyä ongelmia liukenemattomien aineiden saostumisen johdosta, jotka pääasiassa muodostuvat piihaposta ja jossakin määrin liukenemattomista silikaa-30 teista. Liukenemattomilla aineilla on taipumus kiinnittyä jauhatuskiek-kojen kuvioihin ja tästä syystä jauhatustulos huononee.

Esillä oleva keksintö poistaa ongelmat tunnetulla tekniikalla niin, että menettelytapa suoritetaan päävaatimuksessa ilmoitetun mukaisesti. Mene-35 telmän erityisen edullinen suoritustapa on ilmoitettu alivaatimuksessa.

Keksinnön mukaisesti lignoselluloosapitolnen kuitumateriaali kylläste- 69324 1 tään ennen raffinöörissä tapahtuvaa käsittelyä liukoisen silikaatin, esim. natriumsilikaatin vesiliuoksella, jolloin peroksidivalkaisu voidaan suorittaa silikaatista vapaalla alkalisella peroksidiliuoksella, jolloin jauhatustuloksesta tulee tyydyttävä. Samanaikaisesti eliminoidaan jauha-5 tuskiekoilla olevat aikaisemmin mainitut saostumat. Kyllästäminen voi tapahtua kaikilla tunnetuilla tavoilla, jotka voidaan soveltaa lähtöaineeseen. Lastut kyllästetään parhaiten siten, että ne ensin kostutetaan ja sitten puristetaan kokoon, jotta ne tämän jälkeen kokoonpuristu-neina viedään silikaattiliuokseen, jossa lastut saavat paisua ja imeä 10 itseensä liuosta. Lastujen ympärillä jäljellä oleva vapaa silikaatti-liuos voidaan tämän jälkeen osittain tai kokonaan poistaa, ennen kuin lastut syötetään raffinööriin. Lehtipuiden lastut voidaan myös edullisesti kyllästää laskemalla ne alas silikaattiliuokseen, joka lehtipuiden suurien ontelokanavien johdosta imeytyy helposti. Karkea massa kyl-15 lästetään yksinkertaisemmin huuhtelemalla sitä silikaattiliuoksella, joka diffuusion johdosta imeytyy massaan sopivan ajan kuluessa. Vapaan silikaattiliuoksen ylimäärä voidaan poistaa tunnetulla tavalla esim. Imemällä se suodattimena tai puristamalla.

20 Keksinnön erään suoritustavan mukaisesti lastut kyllästetään natrium-silikaattiliuoksella pH-arvossa 6-10 ja 100°C:n kuidutuslämpötilassa tai yli, 100-170°C, jolloin syntyy raffinöörin tehokkuuden nousua. Tämä tuottaa tuloksena nopeamman jauhatuksen ja massan vahvuusominaisuudet tulevat huomattavasti paremmiksi kuin niissä tapauksissa, kun kuidutus 25 suoritetaan ilman edeltävää silikaatilla tapahtuvaa kyllästämistä. Silikaatilla kyllästetyillä lastuilla saadaan aikaan korkeampi jauhatusaste (alhaisempi rasvaisuus) kuin kyllästämättömillä lastuilla tuotannon ollessa sama.

30 On todennäköistä, että esiintyvä tehokkuuden lisäys kuidutuksessa liittyy piihapon saostumiseen kuituihin ja kuitujen päälle, niin että syntyy piihapporakenne, joka tekee kuidut jäykemmiksi ja kuitupinnan kovemmaksi, jopa suhteellisen korkeassa lämpötilassa. 100°C:ssa ja sen yli ovat nimittäin normaalisti kuitumassat, joiden ligniini- ja hemisel-35 luloosapitoisuus on korkea, plastisessa tilassa, jota on lähemmin kuvattu esim. ruotsalaisessa patenttijulkaisussa no 308983. Tällaisissa olosuhteissa on hyvin vaikeaa saada kuidut jauhautumaan. Jauhatusaste li-

II

69324 1 sääntyy hitaasti ja massa saa huonoja vahvuusarvoja, paitsi mitä tulee repäisyyn, mikä osoittaa, että korkeassa lämpötilassa, 100-200°C:ssa tapahtuva jauhatus on eräänlaista massan hieromista ja tapahtuu ilman mainittavaa kuitujen lyhentymistä.

5

Piihapon saostumista kuitujen päälle on tapahtunut syötettäessä kyllästettyjä lastuja defibröörin esilämmittimeen, jossa viipymisaika voi vaihdella 1-10 min. ja lämpötila on yleensä sama kuin defibröörissäkin eli 100 - 170°C, mutta voi olla alhaisempikin jos eteenpäinsyöttö esi-10 lämmittimen ja defibröörin välillä on tapahtunut höyrytiiviisti. Hap-pamen hydrolyysin johdosta, joka tapahtuu lignoselluloosapitoisessa aineessa kuumennettaessa sitä esilämmittimessä, muodostuu orgaanisia happoja, jotka alentavat vesiliuoksen pH-arvoa, jolloin piihappo saostetaan.

15 Piihapon saostuminen voi tapahtua myös kokonaan tai osittain ennen esi-lämmittimeen tapahtuvaa syöttöä siten, että kyllästysliuos neutraloidaan tai tehdään happamaksi orgaanisilla tai epäorgaanisilla hapoilla, kunnes saavutetaan sopiva pH-arvo. Piihapon saostuminen mainitulla tavalla voi tapahtua myös sen jälkeen kun kokonaan tai osittain on poistettu 20 vapaan kyllästysliuoksen ylimäärä.

Kuitumassa, johon piihappo on saostettu, kuidutuksen ja/tai jauhatuksen yhteydessä esiintyvä vaikutus jauhatukseen on samankaltainen kuin se, joka esiintyy ligniini- ja hemiselluloosapitoisten massojen jauhatuksessa 25 alhaisessa, n. 60°C:n lämpötilassa, kun koko solujen välinen aine on kiinteässä faasissa. Tämä lisää kuitujen jäykkyyttä ja kovuutta suhteellisesti katsottuna, jonka johdosta jauhatuksen yhteydessä esiintyvä vastus lisääntyy ja tämän johdosta tehokkuus nousee.

30 Samankaltainen vaikutus on havaittu saostettaessa vaikeasti liukenevien suolojen esim. kalsiumin ja magnesiumin silikaattia ja karbonaattia kuitupitoiseen aineeseen ja sen päälle. Tällainen saostuminen voi tapahtua siten, että lignoselluloosapitoinen aine kyllästetään ensin liukoisilla esim. piihapon ja hiilihapon alkalisuoloilla, jotka tämän jälkeen muu-35 tetaan kalsiumin ja magnesiumin liukoisilla suoloilla. Kyllästäminen ja suolojen muuttaminen voidaan tehdä myös päinvastaisessa järjestyksessä.

69324 1 Lastujen tai karkean massan valkaisussa peroksidipitoisella liuoksilla voidaan koko valkaisuun tarvittava silikaattimäärä lisätä kyllästämisen yhteydessä ilman että esiintyy vaaraa huonosta valkaisutehosta ja tämän avulla saadaan jopa massaa, jossa on olennaisesti paremmat vahvuusorai-5 naisuudet, jotka nähdään alla olevasta taulukosta:

Peroksidilla valkaistu massa, joka on valmistettu lastujen TMP-kuidu-tuksen yhteydessä.

10 15 20 25 30 I! 35 5 69324 1 Kemikaalilisäys Massan ominaisuudet kyllästyksen kuidutuksen Freeness katkeamis- valkoisuus yhteydessä yhteydessä pituus

5 kg/tonni ajateltua kuiva- CSF m ISO

______massaa_______________ml____________%________

Nollakoe TMP ei mitään ei mitään 110 3860 54,5 10 ---------------------------------------------------------------------------

Esimerkki 1

Na2Si03 20 0 15 * * * 180 4455 55 DTPA 3,3 0 20 80* 5695* 55* pH a) 7,65 5,5 25 Esimerkki 2 H202 0 21

NaOH 0 9,8 30 160 4655 66

Na2S103 20 0 35 pH a) 7,65 8,35 6 69324 1 a) pH-arvo kyllästämisen jälkeen *)

Kaksi koetta, jossa sama kemikaali annostus, jolloin kuidutus on viety kahteen eri jauhanta-asteeseen. Molemmissa tapauksissa saatiin kuitenkin 5 suurempi katkeamispituus kuin nollakokeessa.

10 15 20 25 30 35

Claims (2)

69324

1. Menetelmä raffinöörissä jauhatuselimien välissä tapahtuvalla jauhatuksella valkaistujen, mekaanisten, kemiallismekaanisten tai puolimekaa- 5 nisten massojen valmistamiseksi lignoselluloosapitoisista kuituaineista, jotka ovat lastujen tai karkean selluloosamassan muodossa, tunnet-t u siitä, että lignoselluloosapitoinen kuituaine kyllästetään liuoksella, jossa on alkalisilikaattia ja kompleksimuodostajaa ja jonka pH-arvo on 6 - 10, että joko 1) piihappo saostetaan kuituaineen päälle ja 10 kuituaineeseen tekemällä happamaksi niillä orgaanisilla hapoilla, jotka happaman hydrolyysin johdosta muodostuvat kuitumateriaaliin, kun tämä kuumennetaan kyllästetyssä höyryssä 100-170°C:n lämpötilaan, 1-10 min. ajan, tai 2) magnesiumin tai kalsiumin vaikeasti liukeneva suola saostetaan kuituaineen päälle ja kuituaineeseen niin, että liukeneva alkali-15 silikaatti muutetaan kalsiumin tai magnesiumin liukenevalla suolalla, että lämmin kuituaine jauhetaan tämän jälkeen kyllästetyssä höyryssä 100 - 170°C:ssa ja että samanaikaisesti silikaatista vapaa alkalinen perok-sidiliuos johdetaan kuituaineeseen, kun tämä saapuu jauhatusalueelle raffinöörin jauhatuselinten väliin. 20

1 Patenttivaatimukset

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kyllästetty ja saostetulla piihapolla tai kalsiumin tai magnesiumin vaikeasti liukenevalla silikaatilla käsitelty kuituaine jauhetaan kiek-koraffinöörissä jauhatuskiekkojen välissä ja että samanaikaisesti johde- 25 taan alkalisen peroksidin silikaatista vapaa liuos jauhatusalueelle yhteen jauhatuskiekoista sijoitettujen kanavien läpi, jotka päätyvät suoraan jauhatusalueelle. 30 35